虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺文化傳承中的設(shè)計研究

III前言非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是指與各民族民眾生活密切相關(guān)的各種傳統(tǒng)文化表現(xiàn)形式，通常世代相承，包括民俗活動、傳統(tǒng)知識和技能、表演藝術(shù)、節(jié)日慶典等。非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，還包括與傳統(tǒng)文化表現(xiàn)形式相關(guān)的器具、手工制品以及在特定的時間和地點展示這些傳統(tǒng)文化表現(xiàn)形式的場所。非物質(zhì)文化遺產(chǎn)屬于活態(tài)文化，很多非遺項目都必須依靠人和人之間近距離的傳授技藝、經(jīng)驗和精神才能存在。通常情況之下，傳承人與被傳承人的關(guān)系是父子、師徒，形式包括家庭傳授、學(xué)堂傳授等。所以，在現(xiàn)代社會很多非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承都遭受了一定的限制和阻力。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以打破這一限制，促進(jìn)非遺文化的傳承。為此，本文將對虛擬顯示技術(shù)在非遺文化傳承中的設(shè)計展開研究，以供參考。第1章虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介紹1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展最早的VR概念出自一篇名為《終極的顯示》的美國學(xué)術(shù)論文。直到1965年，Surherland提出了一種可以通過反饋輸入裝置結(jié)合聲效和視覺效果來確保自己的輸出表現(xiàn)的終極現(xiàn)實后，很多研究人員就對這個框架進(jìn)行很長時間的研究，并在此基礎(chǔ)上獲得了一個階段性的研究結(jié)果。第一套HMD系統(tǒng)是在上個世紀(jì)七十年代誕生的，代表著人類正式邁向虛擬世界，到現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。在1980年，美國的一個實驗室創(chuàng)建了一個用于虛擬科研計劃的光學(xué)環(huán)境，之后建立了一個專門研究虛擬界面環(huán)境的機(jī)構(gòu)。美國第一個啟動了以虛擬行星探索為核心的科研項目，目的就是要利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，加深人們對遙遠(yuǎn)星球的認(rèn)識與研究。美國VPLResearch公司于1989第一次提出Virtual

Reality，也就是現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實（VR）。他們將之前所獲得的寶貴經(jīng)驗，成功地運用到了波音777運輸機(jī)的無紙化設(shè)計之中。這個項目是以VR技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，設(shè)計師可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計工作，從而大大提升了他們的工作效率?，F(xiàn)在的電腦科技設(shè)備，可以在視覺、聽覺、觸覺以及味覺等感官上進(jìn)行虛擬的即時互動。技術(shù)人員利用交叉學(xué)科方式，將計算機(jī)技術(shù)、聲音合成技術(shù)、傳感技術(shù)等綜合學(xué)科運用到航空航天、醫(yī)學(xué)研究、軍事對戰(zhàn)、文教娛樂等學(xué)科中，多領(lǐng)域交叉的綜合性研究，將虛擬現(xiàn)實的技術(shù)性能優(yōu)勢完全展現(xiàn)出來?，F(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實已經(jīng)得到了很大的普及，到21世紀(jì)初期，全球已經(jīng)開發(fā)出了800多套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，它們的應(yīng)用領(lǐng)域包括視聽藝術(shù)、商業(yè)通信、航空航天、教育教學(xué)、醫(yī)療、建筑等。見圖1-1。圖1-1虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域在國內(nèi)，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究與應(yīng)用都比較晚，現(xiàn)在還處于起步階段。從2015年開始，進(jìn)入到這個行業(yè)的企業(yè)越來越多。在資金的推動下，未來將會有越來越多的公司進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實行業(yè)，從而使國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實市場出現(xiàn)爆炸性的增長?？萍嘉?、國防部將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列為了國家的重點研究課題，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行了深入和廣泛的探索研究，許多大型的科研院所和大學(xué)也逐漸加入到了對虛擬現(xiàn)實的研究中，并且獲得了很好的效果。以北京航空大學(xué)為代表，作為中國首家開展VR技術(shù)研發(fā)的高校，重點開展VR3D數(shù)據(jù)庫以及在VR場景下的動態(tài)分布式數(shù)據(jù)等方面的技術(shù)創(chuàng)新，在VR場景下獲得了重要的技術(shù)進(jìn)展。另外，在許多方面，如：虛擬現(xiàn)實模擬機(jī)器人，離線編程，遠(yuǎn)程控制等方面也有很大進(jìn)展。90年代以來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，其研究和應(yīng)用的領(lǐng)域也在持續(xù)地擴(kuò)展，大部分的發(fā)達(dá)國家都在積極地倡導(dǎo)針對文化產(chǎn)業(yè)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研發(fā)，因此也就產(chǎn)生了許多有關(guān)虛擬現(xiàn)實有效性和巨大發(fā)展空間的相關(guān)研究。1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本功能虛擬現(xiàn)實（Virtualreality），簡稱VR，是一項涵蓋了計算機(jī)圖形、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互、傳感器、三維顯示和仿真等多種領(lǐng)域的一項綜合性的學(xué)科技術(shù)?，F(xiàn)在，人們普遍認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實是一個具有重大意義的科學(xué)與技術(shù)，將會在新的世紀(jì)里給人們帶來極大的改變。它將計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合，建立了一個仿真場景，之后，再通過傳感設(shè)備對人的視、聽、觸、味、嗅等進(jìn)行感知，體驗者可以根據(jù)自己的感覺，控制自己的自然行為，與虛擬世界進(jìn)行交互，進(jìn)而激發(fā)對事物的認(rèn)知、觀念和創(chuàng)造力。如圖1-2所示。圖1-2虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本原理從功能上來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以被界定為仿真系統(tǒng)，它是通過創(chuàng)造虛擬世界，來模擬并產(chǎn)生一個近似真實的三維動態(tài)環(huán)境，讓用戶的感官系統(tǒng)在這個環(huán)境中獲得愉快的體驗，這種技術(shù)也因此被稱為“靈境”。在3D環(huán)境中，實時的立體模擬技術(shù)一改以往人和電腦交互的單調(diào)乏味，為人們無法用肉眼直接觀測的動態(tài)物體的顯示帶來了新的途徑；提出一種新的方法來實現(xiàn)大數(shù)據(jù)可視化；開辟了人們對宏、微觀兩個領(lǐng)域的新認(rèn)識；開辟了人機(jī)交互新的研究領(lǐng)域。美國最知名的電腦繪圖大師，曾說過：“虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可能是電腦設(shè)計中最有價值的一項?！碧摂M現(xiàn)實按照體驗者、虛擬場景與現(xiàn)實世界三者之間的關(guān)系，可以分為三種形式：第一，沉浸式虛擬現(xiàn)實（簡稱VR）。第二，就是AR技術(shù)。第三個方面是混合現(xiàn)實。沉浸式虛擬現(xiàn)實是指將用戶從真實的環(huán)境中剝離出來，利用多種科技手段使用戶處于一種近似真實的環(huán)境之中。增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實是利用虛擬數(shù)字信息技術(shù)，將人工的虛擬物體放入到一個真實的世界中，并將合成后的虛擬景象呈現(xiàn)在輸出裝置上，從而提高了真實環(huán)境中的信息量?；旌咸摂M現(xiàn)實是將沉浸式虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實相結(jié)合，使用戶可以看到更真實的世界，是將現(xiàn)實世界與虛擬世界相結(jié)合而生成的一種全新的視覺場景。這三種虛擬現(xiàn)實的目的都是為了促進(jìn)虛擬和現(xiàn)實的交互，讓人們能夠在短時間內(nèi)獲得有關(guān)的、真實的、可靠的信息。如圖1-3所示。圖1-3虛擬現(xiàn)實種類關(guān)系圖

第2章虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺傳承中的作用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠打破傳統(tǒng)呈現(xiàn)方式，建立數(shù)字化管理模式，實現(xiàn)文化遺產(chǎn)的活態(tài)化，加強(qiáng)傳播的便利性，因此在非遺傳承中起到了不容忽視的作用。下面我們分別針對這幾點作用展開探究。2.1打破傳統(tǒng)呈現(xiàn)方式目前非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)方式主要為采集靜態(tài)圖片和動態(tài)畫面，即利用照相機(jī)、錄像機(jī)等設(shè)備進(jìn)行拍攝和錄制。不過，這種方式僅限于對非遺的二維保存。想要實現(xiàn)對非遺的三維化保存，必須利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過多角度、全方位的拍攝，收集主體物的大量照片，然后利用技術(shù)進(jìn)行修復(fù)和拼接之后，將主體物以三維立體圖的形式呈現(xiàn)出來，造就身臨其境的體驗感，這種逼真的效果是其他任何傳統(tǒng)保護(hù)方式都不可比擬和企及的。2.2建立數(shù)字化管理模式虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資料的數(shù)字化分類和存檔，建立起由主體物相關(guān)的照片、錄音、影像、文本等資料所組成的數(shù)據(jù)庫，以便于長久保存。2.3實現(xiàn)文化遺產(chǎn)的活態(tài)化虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓非物質(zhì)文化遺產(chǎn)不再停留于文獻(xiàn)資料、圖片等二維平面化的靜態(tài)展示，而是通過動態(tài)影像等技術(shù)，讓文化資料更加生動逼真，實現(xiàn)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的動態(tài)化和活態(tài)化。2.4加強(qiáng)傳播的便利性虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)展示更加逼真和便利，使得世界各地的用戶都能夠便捷的通過網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)略其他地域的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，讓中國的民俗文化能夠更好更快的傳播到全世界。

第3章虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于非遺文化傳承的使用原則為了使虛擬現(xiàn)實技術(shù)更好地應(yīng)用于非遺文化傳承之中，我們需要堅持以下兩方面的原則：技術(shù)與文化協(xié)調(diào)的原則、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的地域性原則。3.1遵循技術(shù)與文化協(xié)調(diào)的原則虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種技術(shù)，而非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是一種文化，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于非遺文化傳承中，應(yīng)該遵循技術(shù)與文化協(xié)調(diào)的原則，必須要找到技術(shù)與文化的融合點和平衡點，不僅要突出技術(shù)性和時代性，還要保留非物質(zhì)文化遺產(chǎn)所特有的傳統(tǒng)性和文化性，切勿使非物質(zhì)文化遺產(chǎn)因為過于技術(shù)化、科技化而喪失了文化的味道。3.2遵循非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的地域性原則由于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的產(chǎn)生地域不同，其普遍具有一定的地域性，舉例來說，雍容華美的京劇就與精致典雅的昆曲形成了鮮明的對比，彼此都各有自己獨特的地域特色，是地域文化的典型代表。為此，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于非遺文化傳承中，一定要遵循地域性原則，重視對物質(zhì)文化遺產(chǎn)的地域特色和獨特文化內(nèi)涵的保留，以最真實、原始的方式傳承與突出非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的獨特性。3.3非遺的傳承和傳播需要傳承人深度參與首先，在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承中，傳承者是最主要的主體，也是最接近和最了解非物質(zhì)文化的群體。其次，傳承人對能把非物質(zhì)文化遺產(chǎn)融入到日常生活中的文化含義有著深刻的理解。所以，在虛擬環(huán)境下非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)中，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承人的參與必不可少。由于國家、民族、地域等因素的差異，導(dǎo)致了非遺文化在空間上的差異，造就了非物質(zhì)文化的空間多樣性，另外，還存在時間、形式和內(nèi)容的多樣性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為非遺展示方式與內(nèi)容的創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，有效的保存了大量的傳統(tǒng)文化。雖然虛擬現(xiàn)實以其高效、便捷、直觀、易傳播等優(yōu)勢得到了廣泛的認(rèn)同，但是，我們還是要防范其可能產(chǎn)生的一些問題，比如，在對非物質(zhì)文化進(jìn)行保護(hù)的時候，過分地追求視覺效果，從而削弱了非物質(zhì)文化的“原生態(tài)”，過分地重視技術(shù)，從而削弱了非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的內(nèi)涵。所以，我們最終保護(hù)原則是：讓數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)的非遺化相融合，讓技術(shù)作為一種文化的載體，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N嶄新的傳承和傳播途徑。

第4章虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于非遺文化傳承的關(guān)鍵技術(shù)虛擬現(xiàn)實作為一門全新的、多學(xué)科的交叉技術(shù)，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)所處的自然生態(tài)環(huán)境和物質(zhì)載體進(jìn)行仿真，將其原本的生態(tài)特性表現(xiàn)出來，同時還要求各種關(guān)鍵技術(shù)來幫助其最后實現(xiàn)。4.1虛擬環(huán)境建模技術(shù)針對非遺文化展示的具體要求，在真實的場景下采集3D信息，并基于3D信息構(gòu)建相應(yīng)的虛擬場景。通過建立一個“真實”的非遺學(xué)研究客體的三維建模，使其最后的展示具有較高的可信度。4.2實時三維成像技術(shù)在一定的時間基礎(chǔ)上，對各類目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確建模，并針對不同的照明環(huán)境對目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的成像。因為其具有實時性，因此必須對圖片進(jìn)行實時更新，使其能夠清晰地反映出非物質(zhì)文化遺產(chǎn)動態(tài)變化的需求。4.3廣角立體顯示技術(shù)雙眼立體視覺是一個非常有價值的視覺系統(tǒng)。因為兩眼所處的角度不同，我們觀察周圍的東西時，所得到的影像也會有細(xì)微的差別。將這些影像融合在自己的腦海中，就可以構(gòu)成對周圍物體的整體畫面，使用者兩眼所看到的不同影像，分別生成后，將其呈現(xiàn)在不同的顯示屏上，這種技術(shù)在實現(xiàn)環(huán)境的立體感方面具有非常關(guān)鍵的作用。4.4虛擬現(xiàn)實傳感器技術(shù)傳感技術(shù)在虛擬現(xiàn)實中起著至關(guān)重要的作用。在虛擬現(xiàn)實中，感知裝置主要由兩個部分組成：第一，由操作者穿戴在自己身上的人-機(jī)交互式感知裝置。包括頭部追蹤，手追蹤，身體追蹤，語音互動等裝置；二是真實的環(huán)境感知傳感設(shè)備。包括三維視覺，聲音，觸覺，力覺等感知設(shè)備。通過這些傳感器，用戶不僅可以直觀感受非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，還可以從聽覺、嗅覺等多方面體驗非遺文化帶來的獨特魅力。4.5人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)主要是在由計算機(jī)系統(tǒng)所形成的一個虛擬空間中，借助計算機(jī)的輸入輸出裝置，可以高效地完成人與計算機(jī)的對話，并使用此技術(shù)可以讓使用者與虛擬非遺環(huán)境進(jìn)行交互。

第5章虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺文化傳承中的具體實施設(shè)計虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺文化傳承中具有一定的意義，在具體實施設(shè)計的過程中，我們應(yīng)該使自然科學(xué)、社會科學(xué)跨學(xué)科融通，利用環(huán)境建模，實現(xiàn)體驗式景觀營造，利用立體聲像，構(gòu)建三維世界，實現(xiàn)人機(jī)交互，增強(qiáng)用戶體驗。5.1使自然科學(xué)、社會科學(xué)跨學(xué)科融通當(dāng)前在文化、教育、娛樂等領(lǐng)域，傳感、計算機(jī)、通信等越來越多的技術(shù)手段被應(yīng)用，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)，已經(jīng)不再僅屬于社會科學(xué)的范疇，而是融入到自然科學(xué)領(lǐng)域，實現(xiàn)了跨學(xué)科的融通。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺文化傳承中，可以充分發(fā)揮技術(shù)性能優(yōu)勢，實現(xiàn)與非遺傳播產(chǎn)品行業(yè)的有機(jī)結(jié)合，開拓非遺傳播的新領(lǐng)域和新局面。在此基礎(chǔ)之上，非遺傳播通過與非遺文化、藝術(shù)的結(jié)合，獲得了多元化的發(fā)展，進(jìn)而開辟非遺數(shù)字化的全新領(lǐng)域，以改變現(xiàn)有的非遺文化以及藝術(shù)傳承中所存在的風(fēng)格趨同等現(xiàn)象。隨著交互式技術(shù)的引入，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承、保護(hù)和創(chuàng)新將實現(xiàn)開拓性的發(fā)展。VR、AR、MR等各種類型的虛擬交互技術(shù)有著天然獨特的優(yōu)勢，可幫助提升非遺文化作品展覽的綜合效益，包括：提高展覽趣味性、打破地域限制、降低布展成本、強(qiáng)化觀眾認(rèn)知水平等。此外，虛擬交互技術(shù)方便非遺文化在世界范圍內(nèi)的傳播，提高中華傳統(tǒng)文化的影響力，提升民族自信。5.2利用環(huán)境建模，實現(xiàn)體驗式景觀營造環(huán)境建模在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中不可或缺，其可幫助實現(xiàn)體驗式景觀的營造。環(huán)境建模技術(shù)要做到完全切實可行，必須滿足兩大基本條件。一是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)，因為如果沒有全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就無法實現(xiàn)環(huán)境完整準(zhǔn)確的構(gòu)建。二是環(huán)境圖像的獲取。在模型的具體構(gòu)建中，需要以真實相關(guān)環(huán)境的圖片、影像為基礎(chǔ)，因此，首先要運用拍攝手段獲得環(huán)境圖片，而后以此為核心運用繪制技術(shù)進(jìn)行制作。5.3利用立體聲像，構(gòu)建三維世界我們現(xiàn)在所處的空間是三維立體的，在此空間當(dāng)中，我們通過視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺這五種感覺感受世界。無論是視覺看到的物體還是聽覺聽到的聲音都充滿了空間感：從不同的角度去看物體，會得到不同的特征；從不同的位置去聽聲音，會感受到不同的強(qiáng)度。三維空間中的物體和聲音都占據(jù)著空間，影音資料則完全不同，由于其在播放的時候借助于播放器，聲音的來源位置單一，而傳統(tǒng)音頻技術(shù)又無法模擬自然界中的空間感，因而聽者無法獲得真實世界當(dāng)中的立體感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了這一常規(guī)，一方面通過技術(shù)將直達(dá)聲、回聲、環(huán)境混雜聲等多種音頻合成為立體聲，讓聲音具備自然空間感覺，營造了立體效果，另一方面借助光閥眼鏡、頭盔顯示器等各類顯示設(shè)備和儀器實現(xiàn)環(huán)境的立體化，增強(qiáng)真實感，營造出一個逼真的三維立體世界。5.4實現(xiàn)人機(jī)交互，增強(qiáng)用戶體驗所謂人機(jī)交互，就是人與計算機(jī)之間的信息交換。具體到應(yīng)用當(dāng)中，用戶可以通過聲音、手勢等發(fā)出指令要求，而所處的虛擬環(huán)境根據(jù)用戶傳達(dá)的信息做出相應(yīng)的反應(yīng)。人機(jī)交互摒棄了傳統(tǒng)的輸入設(shè)備和方式，增強(qiáng)了用戶的體驗感。在人機(jī)交互技術(shù)當(dāng)中，各類傳感設(shè)備必不可少，它們是實現(xiàn)信息傳遞的重要媒介，其中聲音控制可以通過建立三維語言庫，虛擬環(huán)境從庫中提取用戶所發(fā)出的相應(yīng)語言而做出反饋。手勢等體態(tài)指令可借助于數(shù)據(jù)手套、動作捕捉器等傳感器設(shè)備。

第6章結(jié)語非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是我國無形的、寶貴的民族文化遺產(chǎn)，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)在促進(jìn)文化發(fā)展方面起到了巨大的作用。在我國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的發(fā)展遇到瓶頸的今天，如何利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來推動非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的發(fā)展成為一項重要課題。因此，本論文探討了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在非遺文化傳承中的運用原則、關(guān)鍵技術(shù)以